CN101319633A - 用于回热式空气轮机和燃气轮机的排量增大的配气装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于回热式空气轮机和燃气轮机的排量增大的配气装置，它包括外壳(5)和其内的旋转缸体(42)，在旋转缸体上设有绕固定轴(21)环形排列的小副缸(45)和另一侧相对应的大副缸(54)，本发明通过在小副缸或大副缸侧增设底部缸盖形成第二大副缸(57)，或者通过减少小副缸数量、但增大其直径方式进一步增加了配气装置的气缸排量，从而有效利用了配气装置的气缸工作容积，消除了配气装置的结构浪费。并且在获得排量增大的配气装置同时，由于仍利用原来的连杆传动机构，使配气装置的生产成本增加的也不多。

Description

用于回热式空气轮机和燃气轮机的排量增大的配气装置

技术领域

本发明涉一种配气装置，特别是涉及一种用于回热式空气轮机和燃气轮机的排量增大的配气装置。

背景技术

在申请号为“200710097404.7”的中冷等压吸热式空气轮机和申请号为“200710097405.1”的中冷等压回热燃气轮机所设的配气装置中，由于大副缸的气缸容积要比小副缸增大2.6倍左右，使小副缸的气缸直径相对较小，在环形排列的小副缸数量与另一侧大副缸数量相同的条件下，使小副缸的排列显得较为稀疏，减少了配气装置的气缸排量，并造成配气装置的结构浪费。

发明内容

本发明的目的是在原有配气装置基础上，通过对小副缸和大副缸在结构上的重新布局，使配气装置的排量增大，消除了配气装置的结构浪费。

本发明用于回热式空气轮机和燃气轮机的排量增大的配气装置包括外壳和其内的旋转缸体，旋转缸体装在外壳内的固定轴上，其上分别设有绕固定轴环形排列的小副缸和另一侧的大副缸，小副缸和大副缸内相应的冷、热配气活塞分别经中间的连接梁相连，再经相应侧的连杆与固定轴上所装的周转斜盘传动连接；旋转缸体被所设的齿轮带动旋转时，其上小副缸的冷通气口可分别与外壳一侧的阀盘上的充气口和换气出口相沟通，大副缸的热通气口可分别与外壳另一侧阀盘上的换气进口和出气口相沟通，在大副缸的缸底增设底部缸盖，热配气活塞经穿过底部缸盖的活塞杆与外面连接梁连接，让热配气活塞与底部缸盖之间形成第二大副缸，在第二大副缸靠固定轴侧的底部缸壁上设有侧热通气口，相应的在固定轴上设有第二换气进口和第二出气口，两个不同气口分别经固定轴内的两个半圆通气道与外面的两条相应外通管路相连，再经这两条外通管路与外壳上该则阀盘的换气进口和出气口连通。在形成第二大副缸后，小副缸的直径也相应增大。

在固定轴上增设第二换气进口和第二出气口后，为加强固定轴的结构强度，在固定轴的第二换气进口和第二出气口到相应的各侧半圆通道的一段长度内，至少设置一个处于角度均分位置的把固定轴外壁与中隔体连接起来的加强筋板，该加强筋板处在气口侧和半圆通道内的两端部截面呈尖状的流线形。

为减少旋转缸体的散热损失，在旋转缸体的中部连接壳与大副缸的缸体之间设有隔热垫，或者在缸体与气缸内壁之间设有隔热层。

在本发明第二实施方式中，这种排量增大的配气装置包括外壳和其内的旋转缸体，旋转缸体装在外壳内的固定轴上，其上分别设有绕固定轴环形排列的小副缸和另一侧的大副缸，小副缸和大副缸内相对应的冷、热配气活塞分别经中间的连接梁相连，再经相应侧的连杆与固定轴上所装的周转斜盘传动连接；旋转缸体被所设的齿轮带动旋转时，其上小副缸的冷通气口可分别与设在所对应部位的充气口和换气出口相沟通，大副缸的热通气口可分别与外壳侧面的阀盘上的换气进口和出气口相沟通，两侧相对应的大小副缸采用相同的直径，在未设连杆侧的小副缸底部设有底部缸盖，小副缸中的冷配气活塞经穿过底部缸盖的活塞杆与外面的连接梁相连，使冷配气活塞与底部缸盖之间形成小副缸，并让冷配气活塞的顶部气缸容积作为第二大副缸；小副缸的冷通气口设在靠固定轴侧的底部缸壁上，相应的在固定轴上设有充气口和换气出口，两个不同气口分别经固定轴内的两个相应半圆通气道向外通出；第二大副缸的第二热通气口设在其上的缸盖上，并可与壳体的该侧阀盘上所设的第二换气进口和第二出气口分别沟通。阀盘上的第二换气进口和第二出气口分别经个自的隔热管路通向另一侧的两条外通管路，再经这两条外通管路分别与阀盘上的换气进口和出气口相连通。

为加强固定轴的结构强度，在固定轴的充气口和换气出口到相应的各侧半圆通道的一段长度内，至少设置一个处于角度均分位置的把固定轴外壁与中隔体连接起来的加强筋板，该加强筋板处在气口侧和半圆通道内的两端部截面呈尖状的流线形。

在本发明的第三实施方式中，这种排量增大的配气装置包括外壳和其内的旋转缸体，旋转缸体装在外壳内的固定轴上，其上分别设有绕固定轴环形排列的小副缸和另一侧的大副缸，小副缸和大副缸内相对应的冷、热配气活塞分别经中间的连接梁相连，再经相应侧的连杆与固定轴上所装的周转斜盘传动连接；旋转缸体被所设的齿轮带动旋转时，其上小副缸的冷通气口可分别与外壳一侧阀盘上的充气口和换气出口相沟通，大副缸的热通气口可分别与外壳另一侧阀盘上的换气进口和出气口相沟通，另一侧大副缸的布置数量为6、8或10个，小副缸侧的小副缸的布置数量为3、4或5个，在各小副缸之间增设第二大副缸，其数量也为3、4或5个，使小副缸和第二大副缸的两者总数与另一侧大副缸的数量相同；第二大副缸中的第二配气活塞也经连接梁与另一侧相对应大副缸中的热配气活塞相连，第二大副缸的第二热通气口在径向位置上躲开小副缸的冷通气口，并可与小副缸侧的阀盘上所设的相应第二换气进口和第二出气口分别沟通。阀盘上的第二换气进口和第二出气口分别经个自的隔热管路与相应的两条外通管路连通，再经这两条外通管路与壳体另一侧阀盘上的换气进口和出气口相连通。

对配气装置这样改进后，小副缸的直径等于或大于相对应的另一侧大副缸的直径，第二大副缸的直径等于或小于相对应的另一侧大副缸的直径。

本发明排量增大的配气装置由于是在原来配气装置结构上改进而来，通过采用双作用配气活塞或减少小副缸数量、但增大其直径方式形成了三种不同结构的配气装置，让配气装置的气缸排量大幅度增加。在获得排量增大的配气装置同时，由于仍利用着原来的连杆传动机构，使配气装置的结构更为合理，生产成本增加的也很少。

附图说明

下面结合附图对本发明排量增大的配气装置作进一步详细说明。

图1是装于中冷回热空气轮机中的配气装置的总体布置示意图；

图2是本发明配气装置的第一实施方式结构剖视图；

图3是沿图2A-A线的剖视图；

图4是本发明配气装置的第二实施方式结构剖视图；

图5是本发明配气装置的第三实施方式结构剖视图；

图6是沿图5B-B线的剖视图。

具体实施方式

在图1所示的中冷回热空气轮机中，压气机1产生的压缩空气经中间冷却器2形成低温压缩空气后沿管路3流向配气装置4的充气口8，在小副缸45转到与充气口8沟通位置时充入小副缸。充进小副缸45的低温压缩空气在小副缸转到排气位置时，小副缸内的冷配气活塞62便把低温压缩空气经换气出口9向外排出，沿管路10流向置于锅炉12内的加热器11，被外面的高温烟气加热并形成高温作功空气，所形成的高温作功空气沿隔热管路16流向配气装置4另一侧的换气进口15，并在转过来的大副缸54与该气口沟通时充进大副缸，在大副缸54转到排气状态时，大副缸内的热配气活塞68便把高温作功空气经出气口17和隔热管路18排向气轮机74，推动气轮机旋转作功并带动配气装置的旋转缸体42和压气机1共同运转。从气轮机74排出的作功后空气经排气管75流向锅炉12参与燃烧，使排气中的热量被完全回收。

由于图1中的中冷回热空气轮机采用的是未改进的配气装置，在小副缸45与相对应的大副缸54环形布置在旋转缸体42上时，由于等压吸热循环要求大副缸的工作容积应大于小副缸2.2-3倍，这使小副缸的直径相对较小，沿旋转缸体环形布置的小副缸便显得较为稀疏，也造成了配气装置在结构空间上的浪费。

图2是本发明第一实施方式的排量增大的配气装置结构剖视图，由图可见，它包括外壳5和其内的旋转缸体42，旋转缸体装在外壳内的固定轴21上，其上分别设有绕固定轴环形排列的小副缸45和另一侧的大副缸54。小副缸45和大副缸54内相应的冷、热配气活塞62、68分别经中间的连接梁64相连，构成一个往复活塞体，该活塞体的冷配气活塞62再经连杆23与固定轴21上所装的周转斜盘22传动连接。当气轮机通过中心轴72上的齿轮73带动旋转缸体42上的齿轮43使旋转缸体运转时，其上小副缸45的冷通气口46可分别与外壳5一侧(左侧)阀盘6上的充气口8和换气出口9相沟通；大副缸54的热通气口55可分别与外壳5另一侧(右侧)阀盘14上的换气进口15和出气口17相沟通。

为增加配气装置的气缸工作容积，在大副缸54的缸底增设了底部缸盖56，热配气活塞68经穿过底部缸盖56的活塞杆67与外面的连接梁64连接，从而让热配气活塞与底部缸盖之间形成第二大副缸57。第二大副缸57的侧热通气口59设在了靠固定轴侧的底部缸壁60上，相应的在固定轴21上设有第二换气进口24和第二出气口27，两个不同气口分别经固定轴内的两个半圆通道30、33与外面的两条相应外通管路25、28相连，再经这两条外通管路与外壳上该侧阀盘14的换气进口15和出气口17连通。外通管路25经隔热管路16与锅炉内的加热器连通，另一条外通管路28经隔热管路18通向气轮机。在增设了第二大副缸57后，为使大、小副缸之间的气缸工作容积之比仍与原来规定的数值相同，这时便可相应增加小副缸45的气缸直径，从而在不加大配气装置尺寸的情况下，大幅度增加了大小副缸的工作容积。

由于固定轴21上所设的第二换气进口24和第二出气口27所占开口角度很大，如图3所示，为防止开口处的固定轴强度过低，在固定轴的第二换气进口24和第二出气口27到相应的各侧半圆通道30、33的一段长度内，至少设置一个处于角度均分位置的把固定轴外壁38与中隔体39连接起来的加强筋板40。另外，为减小加强筋板40对高速气流所产生的阻力，该加强筋板处在气口侧和半圆通道内的两端部截面应呈尖状的流线形。

在图2所示的配气装置中，由于右侧的大副缸54和第二大副缸57所吸入的都是高温作功气体，会让该侧的缸体52温度达到较高状态，为防止缸体受高温影响而降低强度，可在缸体与气缸内壁之间设置隔热层(未画)。为防止温度较高的缸体52向低温的中部连接壳50传热，也可在中部连接壳与缸体之间设置隔热垫53。

图2中的配气装置通过增设底部缸盖56形成第二大副缸后，也形成了相对独立的容纳连杆23和周转斜盘22的传动机构空间，这样也有利于对锥齿轮76、77和承受活塞体离心力的滚柱排78进行油雾润滑，也可在实际中把这一空间充入专门的二氧化碳等气体，以防止润滑油雾发生爆燃。

图4是本发明第二实施方式的排量增大的配气装置结构剖视图，其构成大部分与图2中的配气装置相同，也包括外壳5、旋转缸体42、小副缸45及其内的冷配气活塞62，大副缸54及其内的热配气活塞68。不同之处是让小副缸45与大副缸54制成了相同的直径，并把小副缸45设在了冷配气活塞62与底部缸盖48所形成的空间。由图4可见，在未设连杆侧的小副缸45底部设有底部缸盖48，小副缸中的冷配气活塞62经穿过底部缸盖的活塞杆63与外面的连接梁64相连，因活塞杆占用了一部分气缸工作容积，从而形成了小副缸45，而冷配气活塞62的顶部气缸容积则作为第二大副缸57。为适应气缸布置的这种变化，小副缸45的冷通气口46设在靠固定轴侧的底部缸壁49上，相应的在固定轴21上设有充气口8和换气出口9，两个不同气口分别经设在固定轴内的两个相应半圆通气道36、37向外通出，半圆通道36经管路3与中间冷却器连通，另一半圆通道37经管路10与锅炉内的加热器连通。第二大副缸57的第二热通气口58设在其上的缸盖61上，并可与壳体的该侧阀盘13上所设的第二换气进口24和第二出气口27分别沟通，阀盘13上的第二换气进口24和第二出气口27分别经个自的隔热管路25、28通向另一侧的两条外通管路19、20，再经这两条外通管路分别与阀盘14上的换气进口15和出气口17相连通，以便汇成两条总的进出气隔热管路。

在固定轴21上设置了小副缸的充气口8和换气出口9后，为加强该处的结构强度，在固定轴的充气口8和换气出口9到相应的各侧半圆通道36、37的一段长度内，至少设置一个处于角度均分位置的把固定轴外壁38与中隔体39连接起来的加强筋板40，并且该加强筋板处在气口侧和半圆通道内的两端部截面呈尖状的流线形。

图5是本发明第三实施方式的排量增大的配气装置结构剖视图，该配气装置的构成与图1中的配气装置也基本相同，但加大了小副缸的直径，减少了小副缸数量，同时相应增加了大副缸的布置数量。如图5所示，小副缸45设在了旋转缸体42的左侧，大副缸54设在旋转缸体的另一侧，在该侧大副缸的布置数量为6、8或10个时，小副缸侧的小副缸45的布置数量为3、4或5个，而在各小副缸45之间增设第二大副缸57，其数量也为3、4或5个，使小副缸和第二大副缸的两者总数与另一侧大副缸54的数量相同。图5和图6中的配气装置采用了三个小副缸45和三个第二大副缸57，另一侧的大副缸54的数量则为六个。这样设置后，第二大副缸中的第二配气活塞70也经连接梁69与另一侧相对应的大副缸中的热配气活塞68相连。由于在小副缸侧又增设了第二大副缸，第二大副缸57的第二热通气口58在径向位置上躲开了小副缸45的冷通气口46，并在旋转缸体42转动时，可与小副缸侧的阀盘6上所设的相应第二换气进口24和第二出气口27分别沟通。阀盘6上的第二换气进口24和第二出气口27分别经个自的隔热管路25、28与相应的两条外通管路19、20连通，再经这两条外通管路与壳体另一侧阀盘14上的换气进口15和出气口17相连通。

在图5中，当配气装置的各不同气缸都采用相同的直径时，大副缸54和第二大副缸57的总容积与小副缸45的总容积之比为3∶1。如让两者的容积之比小于3∶1，可让小副缸45的直径大于另一侧大副缸54的直径，或者让第二大副缸57的直径小于相对应的另一侧大副缸54的直径。

在以上图2、图4和图5所给出的排量增大的配气装置中，如果图1中未改进型配气装置的气缸工作容积为1时，那么图2中第一实施方式的配气装置气缸工作容积可达到1.78，并且图2中的配气装置在结构上还有利于减少旋转缸体的散热损失；与图1相比，图4中的第二实施方式的配气装置的气缸工作容积为2，所具有的工作容积最大；图5中第三实施方式的配气装置的气缸工作容积为1.5，虽然该结构方式所增加的工作容积较少，但由于不设底部缸盖，在安装上会更容易一些，结构也相对简单。

Claims (10)

1、一种用于回热式空气轮机和燃气轮机的排量增大的配气装置，它包括外壳(5)和其内的旋转缸体(42)，旋转缸体装在外壳内的固定轴(21)上，其上分别设有绕固定轴环形排列的小副缸(45)和另一侧的大副缸(54)，小副缸(45)和大副缸(54)内相应的冷、热配气活塞(62、68)分别经中间的连接梁(64)相连，再经相应侧的连杆(23)与固定轴(21)上所装的周转斜盘(22)传动连接；旋转缸体(42)被所设的齿轮(43)带动旋转时，其上小副缸(45)的冷通气口(46)可分别与外壳(5)一侧的阀盘(6)上的充气口(8)和换气出口(9)相沟通，大副缸(54)的热通气口(55)可分别与外壳(5)另一侧阀盘(14)上的换气进口(15)和出气口(17)相沟通，其特征在于：在大副缸(54)的缸底增设底部缸盖(56)，热配气活塞(68)经穿过底部缸盖(56)的活塞杆(67)与外面连接梁(64)连接，让热配气活塞与底部缸盖之间形成第二大副缸(57)，在第二大副缸靠固定轴(21)侧的底部缸壁(60)上设有侧热通气口(59)，相应的在固定轴(21)上设有第二换气进口(24)和第二出气口(27)，两个不同气口分别经固定轴内的两个半圆通气道(30、33)与外面的两条相应外通管路(25、28)相连，再经这两条外通管路与外壳上该则阀盘(14)的换气进口(15)和出气口(17)连通。

2、根据权利要求1所述的配气装置，其特征在于：在形成第二大副缸(57)后，小副缸(45)的直径也相应增大。

3、根据权利要求2所述的配气装置，其特征在于：在固定轴(21)上的第二换气进口(24)和第二出气口(27)到相应的各侧半圆通道(30、33)的一段长度内，至少设置一个处于角度均分位置的把固定轴外壁(38)与中隔体(39)连接起来的加强筋板(40)，该加强筋板处在气口侧和半圆通道内的两端部截面呈尖状的流线形。

4、根据权利要求2或3所述的配气装置，其特征在于：在旋转缸体(42)的中部连接壳(50)与大副缸(54)的缸体(52)之间设有隔热垫(53)，或者在缸体与气缸内壁之间设有隔热层。

5、一种用于回热式空气轮机和燃气轮机的排量增大的配气装置，它包括外壳(5)和其内的旋转缸体(42)，旋转缸体装在外壳内的固定轴(21)上，其上分别设有绕固定轴(21)环形排列的小副缸(45)和另一侧的大副缸(54)，小副缸(45)和大副缸(54)内相对应的冷、热配气活塞(62、68)分别经中间的连接梁(64)相连，再经相应侧的连杆(23)与固定轴(21)上所装的周转斜盘(22)传动连接；旋转缸体(42)被所设的齿轮(43)带动旋转时，其上小副缸(45)的冷通气口(46)可分别与设在所对应部位的充气口(8)和换气出口(9)相沟通，大副缸(54)的热通气口(55)可分别与外壳侧面的阀盘(14)上的换气进口(15)和出气口(17)相沟通，其特征在于：两侧相对应的大小副缸(54、45)采用相同的直径，在未设连杆侧的小副缸(45)底部设有底部缸盖(48)，小副缸中的冷配气活塞(62)经穿过底部缸盖(48)的活塞杆(63)与外面的连接梁(64)相连，使冷配气活塞与底部缸盖之间形成小副缸(45)，并让冷配气活塞的顶部气缸容积作为第二大副缸(57)；小副缸(45)的冷通气口(46)设在靠固定轴(21)侧的底部缸壁(49)上，相应的在固定轴(21)上设有充气口(8)和换气出口(9)，两个不同气口分别经固定轴内的两个相应半圆通气道(36、37)向外通出；第二大副缸(57)的第二热通气口(58)设在其上的缸盖(61)上，并可与壳体的该侧阀盘(13)上所设的第二换气进口(24)和第二出气口(27)分别沟通。

6、根据权利要求5所述的配气装置，其特征在于：阀盘(13)上的第二换气进口(24)和第二出气口(27)分别经个自的隔热管路(25、28)通向另一侧的两条外通管路(19、20)，再经这两条外通管路分别与阀盘(14)上的换气进口(15)和出气口(17)相连通。

7、根据权利要求6所述的配气装置，其特征在于：在固定轴(21)上的充气口(8)和换气出口(9)到相应的各侧半圆通道(36、37)的一段长度内，至少设置一个处于角度均分位置的把固定轴外壁(38)与中隔体(39)连接起来的加强筋板(40)，该加强筋板处在气口侧和半圆通道内的两端部截面呈尖状的流线形。

8、一种用于回热式空气轮机和燃气轮机的排量增大的配气装置，它包括外壳(5)和其内的旋转缸体(42)，旋转缸体装在外壳内的固定轴(21)上，其上分别设有绕固定轴环形排列的小副缸(45)和另一侧的大副缸(54)，小副缸(45)和大副缸(54)内相对应的冷、热配气活塞(62、68)分别经中间的连接梁(64)相连，再经相应侧的连杆(23)与固定轴(21)上所装的周转斜盘(22)传动连接；旋转缸体(42)被所设的齿轮(43)带动旋转时，其上小副缸(45)的冷通气口(46)可分别与外壳(5)一侧阀盘(6)上的充气口(8)和换气出口(9)相沟通，大副缸(54)的热通气口(55)可分别与外壳(5)另一侧阀盘(14)上的换气进口(15)和出气口(17)相沟通，其特征在于：另一侧大副缸(54)的布置数量为6、8或10个，小副缸侧的小副缸(45)的布置数量为3、4或5个，在各小副缸(45)之间增设第二大副缸(57)，其数量也为3、4或5个，使小副缸(45)和第二大副缸(57)的两者总数与另一侧大副缸(54)的数量相同；第二大副缸(57)中的第二配气活塞(70)也经连接梁(69)与另一侧相对应大副缸中的热配气活塞(68)相连，第二大副缸(57)的第二热通气口(58)在径向位置上躲开小副缸(45)的冷通气口(46)，并可与小副缸侧的阀盘(6)上所设的相应第二换气进口(24)和第二出气口(27)分别沟通。

9、根据权利要求8所述的配气装置，其特征在于：小副缸(45)的直径等于或大于相对应的另一侧大副缸(54)的直径，第二大副缸(57)的直径等于或小于相对应的另一侧大副缸(54)的直径。

10、根据权利要求9所述的配气装置，其特征在于：阀盘(6)上的第二换气进口(24)和第二出气口(27)分别经个自的隔热管路(25、28)与相应的两条外通管路(19、20)连通，再经这两条外通管路与壳体另一侧阀盘(14)上的换气进口(15)和出气口(17)相连通。

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